當前，全球各國都在如火如荼地開展 STEM 教育。STEM 是實驗科學，書本作為信息媒介，本身在教學上是不足的。學生需要動手做，而不是背定律、記公式。然而，實操試驗往往容易僵化成流程化的“烹飪指南”。

來自美國的一項互動模擬實驗程序革新了傳統(tǒng)的 STEM 教學，打開了 STEM 教學的黑匣子。

PhET 互動模擬程序 是什么？

• 項目名稱：PhET Interactive Simulations，PhET 互動模擬程序

• 項目內(nèi)容：作為一款免費在線互動模擬程序，PhET 致力于推進世界范圍內(nèi)的科學和數(shù)學教學，支持更高效和更高參與度的教育

• 開展機構(gòu)：美國科羅拉多大學波爾得分校，PhET 互動模擬程序

• 總       部：美國科羅拉多州波爾得市

• 項目范圍：全球

• 受益人數(shù)：每年超過 8 千萬人使用

• 項目代表：Kathy Perkins 博士

• 網(wǎng)       站：https://phet.colorado.edu

PhET 項目負責人 Kathy Perkins 博士

傳統(tǒng)科學教育

傳統(tǒng)的電路實驗（直流和交流）

在這個越來越由科技主導的社會，如何培養(yǎng)更廣泛的科學和數(shù)學能力，成為教育的關(guān)鍵。然而，無數(shù)研究表明，傳統(tǒng)的 K-12 和高等教育的科學教學無法有效激發(fā)學生對科學學習的興趣和動力，更不能發(fā)展他們對科學更深層次的概念性理解、科學過程技能的獲得以及對科學的專業(yè)視野。

PhET：打開 STEM 教學的黑匣子

PhET 由諾貝爾物理學獎獲得者卡爾·威曼于 2002 年創(chuàng)立，是一款免費的在線物理、化學、生物、地理及數(shù)學仿真程序。通過創(chuàng)新的交互模擬，幫助學生在一個個生動的交互游戲式的學習環(huán)境中進行探索式學習。

PhET 創(chuàng)始人、諾貝爾物理學獎獲得者卡爾·威曼

亮點 1：抽象概念的可視化

PhET 整合了信息技術(shù)與科學課程實驗教學，把抽象的科學概念和不可見的微觀事實（如電流）可視化，同時提供了增強理解的動態(tài)視化模型，學生可以隨時隨地探索、操作并測試實驗，體驗直觀、逼真的實驗過程。

PhET：電路實驗（直流和交流）模擬程序

PhET：能量的形式和轉(zhuǎn)化

PhET 項目利用研究和嚴格的質(zhì)量把控測試，保證 STEM 教學資源的質(zhì)量。針對學生在學習課堂內(nèi)容和練習時出現(xiàn)的普遍問題，每一個模擬程序都發(fā)展出一套具體的學習目標。在研發(fā)過程中，每個模擬程序都經(jīng)過反復的測試和修改，確保界面設計和反饋能夠激發(fā)學生進行建設性的探索學習，多問假設性問題，理解科學和數(shù)學的核心概念。

亮點 2：使用可在線，也可離線

對于缺乏實驗設備或網(wǎng)絡的課堂來說，這是個太大的福音。整個 PhET 模擬程序非常靈活，不限于用戶的年級，可用于線上、線下不同的環(huán)境中（課堂、實驗室、家庭作業(yè)）。

亮點 3：不同語言版本

PhET 軟件已被翻譯成 89 種語言，網(wǎng)站被翻譯成 40 種語言，其中被翻譯的模擬程序已達到 7000 多個。同時，PhET 網(wǎng)站還為譯者提供了翻譯程序界面，可進行自行翻譯。

亮點 4：豐富的教師資源

科羅拉多大學波爾得研究中心明確指出，PhET 始終是一項工具，關(guān)鍵還是學生要學會使用。因此，他們進一步為用戶提供豐富的教師資源，幫助老師更好地把 PhET 融入課堂，發(fā)揮其工具的作用，真正落實探索式學習。

亮點 5：免費，免費，免費！

PhET 的影響

目前，PhET 模擬程序已在國際上被廣泛使用，每年使用量超過 8 千萬次，包括 30% 左右的國際使用率和每年 25% 的增長率。

PhET 模擬程序 2011 年被美國科技創(chuàng)新博物館（Tech Museum of Innovation）授予“微軟教育科技獎”，2014 年獲得美國賓夕法尼亞大學沃頓商學院與分析數(shù)據(jù)提供商 QS（QS 世界大學排名的發(fā)布者）聯(lián)合評選的 “重新想象教育·創(chuàng)新教學獎”。

未來發(fā)展

PhET 的創(chuàng)新步伐從未停止。目前，PhET 正在研發(fā)能夠為殘疾學生服務的模擬程序，于 2017 年 5 月發(fā)布了第一個可用程序。同時，PhET 也在進行可以加強交互操作性的研發(fā)活動，包括模擬軟件定制、基于 API 的跨科技控制、活動互動后端數(shù)據(jù)流等。

本文轉(zhuǎn)自微信公眾號 21世紀教育研究院，由 21世紀教育研究院實習生梁楚穎獨家編譯，美術(shù)編輯林鏗鎣。

圖片來源：Science Bits